📄Работа №210860
Тема: РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЯГОВЫМ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НА ОСНОВЕ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ВОЗБУЖДЕНИЕМ ОТ ПОСТОЯННЫХ МАГНИТОВ
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Электротехника
Объем:
64 листов
Год:
2021
Просмотров:
33
4640
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, КАК ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО 10
1.1 ОБЗОР СЕРИЙНО ПРОИЗВОДИМЫХ ЧАСТОТНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 10
1.2 ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 13
1.3 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ 19
2. ВЫБОР И РАСЧЁТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЧАСТОТНОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 23
2.1 ВЫБОР СИЛОВЫХ МОДУЛЕЙ ПО ПРЕВЫШЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ
ЭКСПЛУАТАЦИИ 23
2.2 ПОДБОР ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 28
2.3 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ 33
3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 35
3.1 СИЛОВОЙ МОДУЛЬ И ДРАЙВЕРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРАМИ 35
3.2 МОДУЛЬ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 39
3.3. МОДУЛЬ ДАТЧИКОВ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ 41
3.4. РАЗРАБОТКА ФАЙЛОВ ДЛЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54
ВВЕДЕНИЕ 8
1. ЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, КАК ТЕХНИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО 10
1.1 ОБЗОР СЕРИЙНО ПРОИЗВОДИМЫХ ЧАСТОТНЫХ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 10
1.2 ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ЧАСТОТНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 13
1.3 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ СИЛОВЫХ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ
ЭЛЕМЕНТОВ 19
2. ВЫБОР И РАСЧЁТ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЧАСТОТНОГО
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 23
2.1 ВЫБОР СИЛОВЫХ МОДУЛЕЙ ПО ПРЕВЫШЕНИЮ ТЕМПЕРАТУРЫ
ЭКСПЛУАТАЦИИ 23
2.2 ПОДБОР ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ 28
2.3 ВЫБОР ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ 33
3. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 35
3.1 СИЛОВОЙ МОДУЛЬ И ДРАЙВЕРЫ УПРАВЛЕНИЯ ЗАТВОРАМИ 35
3.2 МОДУЛЬ МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ 39
3.3. МОДУЛЬ ДАТЧИКОВ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ 41
3.4. РАЗРАБОТКА ФАЙЛОВ ДЛЯ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ 47
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А 52
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 54
📖 Аннотация
В данной работе представлена разработка электронной аппаратуры управления для тягового электропривода на основе синхронного двигателя с постоянными магнитами (СДПМ). Актуальность исследования обусловлена преимуществами СДПМ, такими как высокий КПД, сохранение нагрузочной способности при просадках напряжения и улучшенные массогабаритные показатели, что делает их перспективными для замены традиционных двигателей в тяговых приложениях. Основным результатом является комплексная разработка управляющего модуля частотного преобразователя, включающая создание принципиальной электрической схемы, подготовку файлов для изготовления печатной платы в DipTrace, тепловой расчёт и выбор силовых IGBT-модулей с драйверами, а также конфигурацию микроконтроллера в среде Cube MX и функциональное моделирование узлов. Научная значимость заключается в детализированной методике проектирования системы управления, а практическая — в создании готового к реализации аппаратного решения для эффективного управления тяговым приводом. Теоретической основой послужили работы по системам управления электроприводами (Удут Л.О. и др.), проектированию силовой электроники (Уильямс Б.) и анализу электрических машин (Копылов И.П.).
📖 Введение
Как и все синхронные машины, синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ) работает с высоким коэффициентом мощности, что обеспечивает снижение потребляемого тока, а также уменьшение потерь. В сравнении с асинхронным двигателем, который имеет аналогичную мощность, КПД синхронного двигателя, будет выше. Вращающий момент у синхронного двигателя пропорционален действующему напряжению сети, поэтому даже при снижении напряжения в сети, такой двигатель сохранит нагрузочную способность лучше, чем асинхронный. Сохранение большой нагрузочной способности говорит о надежности такого типа двигателей. Массогабаритные показатели СДПМ меньше, чем у конкурентов [1].
Перечисленные преимущества позволяют использовать СДПМ в тех областях техники, где традиционно применялись только машины постоянного тока или специальные асинхронные двигатели.
Частотный преобразователь - электронное или электромеханическое управляемое устройство, которое преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты. В полупроводниковых электронных устройствах обычно используется выпрямитель (вырабатывающий постоянный ток), который инвертируется для создания переменного тока желаемой частоты [1].
В инверторе можно использовать тиристоры и транзисторы IGBT. Аккумулятор также может быть интегрирован в цепь постоянного тока для улучшения характеристик преобразователя во время кратковременных отключений электроэнергии. Преобразователи частоты доступны во многих диапазонах мощности от нескольких ватт до мегаватт, а также в различных частотных диапазонах.
Преобразователи частоты применяются для преобразования энергии из одного стандарта распределения в другой, преобразователи частоты также используются для управления скоростью и крутящим моментом двигателей переменного тока. Преобразователь представляет собой трехфазный двухуровневый инвертор источника напряжения [1, 2].
Фазовые напряжения контролируются с помощью силовых полупроводниковых переключателей и широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Полупроводниковые переключающие устройства и антипараллельно включенные диоды свободного хода объединены в мост, который используется для подключения всех фаз двигателя к положительному или отрицательному напряжению промежуточного звена. ШИМ изменяет соединения фаз между положительным и отрицательным напряжением промежуточного контура так, чтобы волновое напряжение имело желаемую частоту.
Целью данной работы является разработка электронной аппаратуры тяговым электроприводом на основе синхронного двигателя с возбуждения от постоянных магнитов.
Чтобы расширить диапазон скоростей машины, имеет смысл создать преобразователь с двумя силовыми мостами и обеспечить переключение, но в рамках текущей дипломной работы ограничим решение одним силовым мостом в частотном преобразователе.
Такой частотный преобразователь должен отвечать основным требованиям: состоять из силового трёхфазного моста и силового ключа для подключения тормозного резистора, также частотный преобразователь должен обеспечивать реверс энергии в первичный источник (бортовую аккумуляторную батарею).
В соответствии с поставленной целью, необходимо решить следующиезадачи:
1. Моделирование технологического процесса нагрева транзистора.
2. Расчет электрической принципиальной схемы частотного преобразователя. (Включая составление модели отдельных узлов схемы)
3. Разработка файлов для печатной платы.
Перечисленные преимущества позволяют использовать СДПМ в тех областях техники, где традиционно применялись только машины постоянного тока или специальные асинхронные двигатели.
Частотный преобразователь - электронное или электромеханическое управляемое устройство, которое преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток другой частоты. В полупроводниковых электронных устройствах обычно используется выпрямитель (вырабатывающий постоянный ток), который инвертируется для создания переменного тока желаемой частоты [1].
В инверторе можно использовать тиристоры и транзисторы IGBT. Аккумулятор также может быть интегрирован в цепь постоянного тока для улучшения характеристик преобразователя во время кратковременных отключений электроэнергии. Преобразователи частоты доступны во многих диапазонах мощности от нескольких ватт до мегаватт, а также в различных частотных диапазонах.
Преобразователи частоты применяются для преобразования энергии из одного стандарта распределения в другой, преобразователи частоты также используются для управления скоростью и крутящим моментом двигателей переменного тока. Преобразователь представляет собой трехфазный двухуровневый инвертор источника напряжения [1, 2].
Фазовые напряжения контролируются с помощью силовых полупроводниковых переключателей и широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Полупроводниковые переключающие устройства и антипараллельно включенные диоды свободного хода объединены в мост, который используется для подключения всех фаз двигателя к положительному или отрицательному напряжению промежуточного звена. ШИМ изменяет соединения фаз между положительным и отрицательным напряжением промежуточного контура так, чтобы волновое напряжение имело желаемую частоту.
Целью данной работы является разработка электронной аппаратуры тяговым электроприводом на основе синхронного двигателя с возбуждения от постоянных магнитов.
Чтобы расширить диапазон скоростей машины, имеет смысл создать преобразователь с двумя силовыми мостами и обеспечить переключение, но в рамках текущей дипломной работы ограничим решение одним силовым мостом в частотном преобразователе.
Такой частотный преобразователь должен отвечать основным требованиям: состоять из силового трёхфазного моста и силового ключа для подключения тормозного резистора, также частотный преобразователь должен обеспечивать реверс энергии в первичный источник (бортовую аккумуляторную батарею).
В соответствии с поставленной целью, необходимо решить следующиезадачи:
1. Моделирование технологического процесса нагрева транзистора.
2. Расчет электрической принципиальной схемы частотного преобразователя. (Включая составление модели отдельных узлов схемы)
3. Разработка файлов для печатной платы.
✅ Заключение
В результате выполнения выпускной квалификационной работы была разработана электронная аппаратура управления для тягового электропривода на основе синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов.
В том числе, разработана электрическая принципиальная схема управляющего модуля частотного преобразователя. Подготовлены файлы для изготовления печатной платы в программе DipTrace. Был выполнен расчёт статических и динамических потерь в силовых ключах трёхфазного моста, которые были выбраны по тепловой нагрузке. Для транзисторов был выбран модуль драйверов.
Конфигурация портов микроконтроллера была выполнена в программе Cube MX.
Для отдельных узлов электрической схемы, с целью проверки функциональности, были составлены модели в программе Jigrein.
В том числе, разработана электрическая принципиальная схема управляющего модуля частотного преобразователя. Подготовлены файлы для изготовления печатной платы в программе DipTrace. Был выполнен расчёт статических и динамических потерь в силовых ключах трёхфазного моста, которые были выбраны по тепловой нагрузке. Для транзисторов был выбран модуль драйверов.
Конфигурация портов микроконтроллера была выполнена в программе Cube MX.
Для отдельных узлов электрической схемы, с целью проверки функциональности, были составлены модели в программе Jigrein.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.